大同地區乳化瀝青廠拌冷再生配合比分析

白 翔，王皓田

(山西交院試驗檢測有限公司，山西 太原 030006)

1 原材料

(1)銑刨料(RAP)：選取馬走線(S201)廣靈、靈丘段銑刨下來的舊路面層料，篩分后分為三檔料，分別為10～30 mm、5～10 mm、0～5 mm。

(2)新骨料：10～20 mm碎石(龍虎巖石料廠)。

(3)填充材料：礦粉(塔山石料廠)。

(4)拌和用水：自來水，純凈無雜質。

(5)添加劑：P·O 42.5水泥。

(6)再生劑：特種乳化瀝青(山西亞通公司)，技術指標見表1。

2 配合比設計組成

2.1 礦料配合比設計

配合比的設計方法參照JTG/T 5521-2019附錄F。混合料級配范圍采用AC-20中粒式級配范圍，見表2。

表1 乳化瀝青技術指標

冷再生混合料在設計級配時應該盡量提高RAP料的摻量，嚴格控制水泥用量。水泥用量不應超過1.8%。此處水泥用量選定為1.5%。對各檔原材料篩分計算后可得目標配合比組成見表3，混合料級配見表4，級配曲線見圖1。

表2 AC-20中粒式級配范圍

表3 目標配合比組成

表4 混合料級配

圖1 混合料級配曲線

2.2 確定最佳含水率

試驗過程中，乳化瀝青的添加量暫定為3.5%，按照無機結合穩定材料的制件方法進行擊實，試驗過程單獨改變拌和水量，進而確定最佳含水量。具體試驗結果見表5,如圖2。

由圖2關系曲線可知當含水率為5.0%時，干密度達到最大為2.200 g/cm，則該點對應混合料的最佳含水率。

表5 混合料擊實試驗數據

圖2 混合料干密度與含水量的關系圖

2.3 最佳乳化瀝青用量

為了與更為接近現場實際施工，采用雙面一次性擊實75錘，然后再烘干的辦法制備馬歇爾試件。通過改變乳化瀝青摻量制備相應的馬歇爾試件，并對其進行15 ℃和25 ℃劈裂強度試驗，從而得出乳化瀝青最合適的摻量。試驗結果見表6，變化趨勢見圖3、圖4、圖5。

表6 劈裂強度試驗結果

圖3 不同乳化瀝青用量的劈裂強度的關系圖

圖4 不同乳化瀝青用量的干濕劈裂強度比的關系圖

圖5 混合料空隙率隨乳化瀝青用量的變化圖

從圖3中可以得出隨著乳化瀝青用量的增加，15 ℃、25 ℃兩組劈裂強度先增加后下降，當瀝青用量為3.8%時，15 ℃、25 ℃兩組劈裂強度可以取得最大值。結合圖4，當瀝青用量為3.8%時，干濕劈裂強度取得最大值。

由圖5觀察混合料空隙率在不同瀝青用量下得前后變化，其隨著乳化瀝青用量的增加先減小再增大，在瀝青用量3.8%附近，空隙率取得最小值。空隙率和劈裂強度呈現相反的變化趨勢。分析其機理主要是因為乳化瀝青破乳后和細骨料相互膠聯填充空隙，并且更多的瀝青凝膠體將再生骨料凝結，降低了骨料間在外力作用下的相對位移，從而使劈裂強度提升；當乳化瀝青含量超過3.8%后，多余的乳化瀝青在養生過程中來不及破乳，這將降低粗細集料之間的力的作用，導致空隙增多，劈裂強度下降。故乳化瀝青的用量選擇3.8%較為適宜。

3 路用性能驗證

馬走線(S201)廣靈、靈丘段的廠拌冷再生配合比確定后，又對其路用性能進行了驗證，驗證結果見表7。

表7 再生料路用性能驗證

從驗證結果可以得出，最終配合比的熱穩定性能和水穩定性能能夠滿足相關指標，具有良好的路用性能，適合用于實體實際路段的鋪筑。

4 現場施工過程中的路面養生

現場施工過程中再生混合料在開放交通進行二次碾壓之前必須得到充分養生。養生的速度取決于溫度、濕度、降雨等自然因素，還取決于施工路段能否完全封閉等社會因素。由于改造路段經過村莊，交通無法完全封閉，就得在保證冷再生達到最短養生時間后盡快恢復交通。本節從施工現場鉆取不同養生條件的冷再生芯樣進行劈裂試驗，結果見表8。

表8 施工現場再生層芯樣劈裂試驗結果

圖6 養生時間-劈裂強度曲線

由表8、圖6可以得出由于戶外養生無法達到試驗室的理想養生條件，導致水分蒸發不及時，乳化瀝青破乳緩慢，實際的冷再生劈裂強度和理想情況還有很大差距。隨著養生時間的增加，混合料的劈裂強度會逐漸增加，但是如果未達到技術要求的目標劈裂強度之前偶遇降雨天氣，由于延緩了乳化瀝青破乳和水分蒸發，混合料的劈裂強度也會有所下降。所以建議在自然條件下養護，時間不宜小于7 d；碾壓完成后如遇降雨，需要備足防水布進行覆蓋。

5 結 論

(1)通過試驗分析，大同地區馬走線廣靈、靈丘段廠拌冷再生混合料配合比最大干密度為2.200 g/cm，最佳含水率為5.0%，最佳瀝青用量為3.8%。

(2)馬走線廣靈、靈丘段乳化瀝青冷再生試驗室配合比的熱穩定性能和水穩定性能能夠滿足相關指標，具備良好的路用性能，適合用于實體實際路段的鋪筑。

(3)戶外養生無法達到試驗室的理想養生條件，導致水分蒸發不及時，乳化瀝青破乳緩慢，實際的冷再生劈裂強度和理想情況還有很大差距。

(4)隨著養生時間的增加，混合料的劈裂強度會逐漸增加，但是如果未達到技術要求的目標劈裂強度之前偶遇降雨天氣，由于延緩了乳化瀝青破乳和水分蒸發，廠拌冷再生混合料的劈裂強度也會有所下降。